（江蘇選考）2023版高考物理二輪復習第一部分專題四電路和電磁感應專題跟蹤檢測（二十）突破電磁感應的兩個基本問題

PAGEPAGE1專題跟蹤檢測〔二十〕突破電磁感應的兩個根本問題一、選擇題(第1～5題為單項選擇題，第6～9題為多項選擇題)1．(2022·徐州模擬)以下各圖所描述的物理情境中，沒有感應電流的是()解析：選A電鍵S閉合穩(wěn)定后，穿過線圈N的磁通量保持不變，線圈N中不產生感應電流。故A符合題意；磁鐵向鋁環(huán)A靠近，穿過鋁環(huán)A的磁通量在增大，鋁環(huán)A中產生感應電流。故B不符合題意；金屬框從A向B運動，穿過金屬框的磁通量時刻在變化，金屬框中產生感應電流。故C不符合題意；銅盤在磁場中按圖示方向轉動，銅盤的一局部切割磁感線，電阻R中產生感應電流。故D不符合題意。2.(2022·鎮(zhèn)江一模)如下圖，一圓形金屬環(huán)與兩固定的平行長直導線在同一豎直平面內，環(huán)的圓心與兩導線距離相等，環(huán)的直徑小于兩導線間距。兩導線中通有大小相等、方向向下的恒定電流，假設()A．金屬環(huán)向上運動，那么環(huán)中產生順時針方向的感應電流B．金屬環(huán)向下運動，那么環(huán)中產生順時針方向的感應電流C．金屬環(huán)向左側直導線靠近，那么環(huán)中產生逆時針方向的感應電流D．金屬環(huán)向右側直導線靠近，那么環(huán)中產生逆時針方向的感應電流解析：選D直導線之間的磁場是對稱的，金屬環(huán)在中間時，通過金屬環(huán)的磁通量為零，金屬環(huán)上下運動的時候，通過金屬環(huán)的磁通量不變，不會有感應電流產生，故A、B錯誤；金屬環(huán)向左側直導線靠近，那么穿過金屬環(huán)的磁場垂直紙面向外并且增強，根據(jù)楞次定律可得，環(huán)中的感應電流方向為順時針，故C錯誤；金屬環(huán)向右側直導線靠近，那么穿過金屬環(huán)的磁場垂直紙面向里并且增強，根據(jù)楞次定律可得，環(huán)中的感應電流方向為逆時針，故D正確。3.(2022·南通模擬)如下圖的電路中，三個燈泡A、B、C完全相同，電感L自感系數(shù)很大，其直流電阻與定值電阻R相等，D為理想二極管，以下判斷中正確的選項是()A．閉合開關S的瞬間，燈泡A和C同時亮B．閉合開關S的瞬間，只有燈泡C立即亮C．閉合開關S穩(wěn)定后，燈泡A、B、C一樣亮D．在電路穩(wěn)定后，斷開開關S的瞬間，燈泡B、C均要閃亮一下再熄滅解析：選B閉合開關S的瞬間，由于二極管具有單向導電性，所以無電流通過B，由于電感L中自感電動勢的阻礙，A燈逐漸亮，所以閉合開關S的瞬間，只有C立即亮，故A錯誤，B正確；由于二極管具有單向導電性，電路穩(wěn)定后也無電流通過B，B不亮，故C錯誤；電感L自感系數(shù)很大，其直流電阻與定值電阻R相等，所以電路穩(wěn)定后，A、C兩個支路的電流是相等的；在電路穩(wěn)定后，斷開開關S的瞬間，由于電感L產生自感電動勢，相當于電源，B、C并聯(lián)，所以B要閃亮一下再熄滅，同時由于B與C并聯(lián)，流過C的電流一定比電路穩(wěn)定時的電流小，所以C不能閃亮一下，而是逐漸熄滅，故D錯誤。4.(2022·鎮(zhèn)江三模)如下圖，將一鋁管豎立在水平桌面上，把一塊直徑比鋁管內徑小一些的圓柱形的強磁鐵從鋁管上端由靜止釋放，強磁鐵在鋁管中始終與管壁不接觸。那么強磁鐵在下落過程中()A．假設增加強磁鐵的磁性，可使其到達鋁管底部的速度變小B．鋁管對水平桌面的壓力一定逐漸變大C．強磁鐵落到鋁管底部的動能等于減少的重力勢能D．強磁鐵先加速后減速解析：選A強磁鐵通過鋁管時，導致穿過鋁管的磁通量發(fā)生變化，從而產生感應電流，感應電流阻礙強磁鐵相對于鋁管的運動。結合法拉第電磁感應定律可知，強磁鐵的磁場越強、運動的速度越快，那么感應電流越大，感應電流對強磁鐵的阻礙作用也越大，所以假設增加強磁鐵的磁性，可使其到達鋁管底部的速度變小，故A正確；強磁鐵在整個下落過程中，由楞次定律“來拒去留〞可知，鋁管對桌面的壓力大于鋁管的重力；同時，由上述分析可知，強磁鐵將向下做加速度逐漸減小的加速運動。強磁鐵可能一直向下做加速運動，也可能先向下做加速運動，最后做勻速直線運動，不可能出現(xiàn)減速運動；假設強磁鐵先向下做加速運動，最后做勻速直線運動，那么鋁管對水平桌面的壓力先逐漸變大，最后保持不變，故B、D錯誤；強磁鐵在整個下落過程中，除重力做功外，還有因產生感應電流對應的安培力做功，導致減少的重力勢能局部轉化為內能，動能的增加量小于重力勢能的減少量，故C錯誤。5.兩根通電直導線M、N都垂直紙面固定放置，通過它們的電流方向如下圖，正方形線圈L的平面跟紙面平行，現(xiàn)將線圈從位置A沿M、N連線的中垂線迅速平移到位置B，那么在平移過程中，線圈中的感應電流()A．沿順時針方向，且越來越小B．沿逆時針方向，且越來越大C．始終為零D．先順時針，后逆時針解析：選C根據(jù)直導線電流周圍磁場磁感線的分布特點可知，兩直導線所產生的磁場方向與線圈平面平行，故穿過線圈L的磁通量始終為零，那么線圈中的感應電流始終為零，C項正確。6.(2022·錫山區(qū)二模)如下圖，一個總電阻為R的導線彎成寬度和高度均為d的“半正弦波〞形閉合線框，豎直虛線之間有寬度為d、磁感應強度為B的勻強磁場，方向垂直于線框所在的平面向里。線框以速度v向右勻速通過磁場，ab邊始終與磁場邊界垂直，從b點到達邊界開始到a點離開磁場為止，在這個過程中()A．線框中的感應電流先沿逆時針方向后沿順時針方向B．ab段直導線始終不受安培力的作用C．平均感應電動勢為eq\f(1,2)BdvD．線框中產生的焦耳熱為eq\f(B2d3v,R)解析：選AD線框進入磁場時穿過線框的磁通量向里增加，離開磁場時穿過線框的磁通量向里減小，根據(jù)楞次定律可知，產生感應電流的磁場先向外再向里，由右手螺旋定那么可知，產生的感應電流先沿逆時針方向后沿順時針方向，故A正確；穿過磁場時回路中有感應電流，而線框運動方向與磁場方向垂直，故在穿過磁場的過程中ab段直導線受到安培力作用，故B錯誤；根據(jù)題意知穿過磁場過程中產生的交變電流的最大電動勢為Bdv，最小值為0，由感應電動勢的變化規(guī)律知，其平均值不是最大值與最小值之和的eq\f(1,2)，故C錯誤；因為線框是“半正弦波〞形閉合線框，故在穿過磁場過程中感應產生的電流為正弦式交變電流，由題意知該交變電流的最大值為Im＝eq\f(Em,R)＝eq\f(Bdv,R)，那么其有效值為I＝eq\f(1,\r(2))Im＝eq\f(Bdv,\r(2)R)，在穿過磁場的t＝eq\f(2d,v)時間內線框產生的焦耳熱Q＝I2Rt＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(Bdv,\r(2)R)))2·R·eq\f(2d,v)＝eq\f(B2d3v,R)，故D正確。7.如下圖，線圈與電源、開關相連，直立在水平桌面上。鐵芯插在線圈中，質量較小的鋁環(huán)套在鐵芯上。閉合開關的瞬間，鋁環(huán)向上跳起來。以下說法中正確的選項是()A．開關閉合后，鋁環(huán)上升到某一高度后回落B．假設保持開關閉合，那么鋁環(huán)跳起到某一高度停留C．假設將電源的正、負極對調，那么還會觀察到同樣的現(xiàn)象D．假設將鋁環(huán)換成木環(huán)，那么還會觀察到同樣的現(xiàn)象解析：選AC閉合開關的瞬間，線圈中電流增大，產生的磁場增強，那么通過鋁環(huán)的磁通量增大，根據(jù)楞次定律可知，鋁環(huán)跳起以阻礙磁通量的增大，電流穩(wěn)定后，鋁環(huán)中磁通量恒定不變，不再產生感應電流，在重力作用下，鋁環(huán)回落，A項正確，B項錯誤；閉合開關的瞬間，鋁環(huán)向上跳起的目的是阻礙磁通量的增大，與磁場的方向、線圈中電流的方向無關，C項正確；假設將鋁環(huán)換成木環(huán)，因不會產生感應電流，故不會觀察到同樣的現(xiàn)象，D項錯誤。8.(2022·泉州一模)如下圖，上端接有一電阻R的光滑平行金屬導軌傾斜放置在勻強磁場中，磁場的方向垂直導軌平面，一金屬棒與導軌垂直放置，以初速度v0從a處向下滑動，金屬棒經b處滑到c處，ab＝bc，忽略其他電阻，那么金屬棒在ab和bc兩個過程中()A．安培力做功一定相等B．通過棒的電荷量一定相等C．棒運動的加速度不一定相等D．回路中產生的內能一定相等解析：選BC根據(jù)安培力的計算公式F＝BIL＝eq\f(B2L2v,R)可得，下滑過程中如果安培力和重力沿傾斜導軌向下的分力不相等那么速度變化，安培力必定變化，那么安培力做功不相等，如果勻速下滑，那么安培力不變，安培力做功相等?？朔才嗔ψ龉Φ扔趦饶艿淖兓?，回路中產生的內能不一定相等，故A、D錯誤；根據(jù)電荷量的計算公式有：q＝eq\x\to(I)t＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BLx,R)可知，下滑相同的距離x，通過棒的電荷量一定相等，故B正確；根據(jù)牛頓第二定律可得：mgsinθ－eq\f(B2L2v,R)＝ma(θ為導軌與水平方向的夾角)，如果速度不變那么加速度不變，如果速度變化那么加速度變化，故C正確。9．(2022·包頭模擬)如下圖，光滑金屬導軌AC、AD固定在水平面內，并處在方向豎直向下、大小為B的勻強磁場中。有一質量為m的導體棒以初速度v0從某位置開始在導軌上水平向右運動，最終恰好靜止在A點。在運動過程中，導體棒與導軌始終構成等邊三角形回路，且通過A點的總電荷量為Q。導體棒與導軌間的接觸電阻值恒為R，其余電阻不計，那么()A．該過程中導體棒做勻減速運動B．當導體棒的速度為eq\f(v0,2)時，回路中感應電流小于初始時的一半C．開始運動時，導體棒與導軌所構成回路的面積為S＝eq\f(QR,B)D．該過程中接觸電阻產生的熱量為eq\f(mv02,8)解析：選BC該過程中產生的感應電動勢為E＝BLv，感應電流為I＝eq\f(BLv,R)，安培力為F＝BLI＝eq\f(B2L2v,R)，L、v都在減小，根據(jù)牛頓第二定律知，加速度a＝eq\f(F,m)也在減小，A錯誤；由I＝eq\f(BLv,R)，當導體棒的速度為eq\f(v0,2)時，導體棒的有效切割長度L也減小，回路中感應電流大小小于初始時的一半，B正確；該過程中，通過A點的總電荷量為Q＝eq\f(ΔΦ,R)＝eq\f(BS,R)，可得，開始運動時，導體棒與導軌所構成回路的面積為S＝eq\f(QR,B)，C正確；由導體棒恰好靜止在A點及能量守恒定律，可知該過程中，導體棒的動能全部轉化為接觸電阻產生的熱量，為eq\f(1,2)mv02，D錯誤。二、非選擇題10.(2022·南通模擬)如下圖，豎直固定的足夠長的光滑金屬導軌MN、PQ，相距L＝0.2m，其電阻不計，完全相同的兩根金屬棒ab、cd垂直導軌放置，每根金屬棒兩端都與導軌始終良好接觸。兩棒的質量均為m＝10－2kg，電阻均為R＝0.2Ω，cd棒放置在水平絕緣平臺上，整個裝置處于垂直于導軌平面向里的勻強磁場中，磁感應強度B＝1.0T。ab棒在豎直向上的恒定拉力F作用下由靜止開始向上運動，當ab棒運動x＝0.1m時到達最大速度vm，此時cd棒對絕緣平臺的壓力恰好為零(g取10m/s2)。求：(1)ab棒的最大速度vm；(2)ab棒由靜止到最大速度過程中通過ab棒的電荷量q；(3)ab棒由靜止到最大速度過程中回路產生的焦耳熱Q。解析：(1)ab棒到達最大速度vm時，對cd棒有：BiL＝mg，由閉合電路歐姆定律知：i＝eq\f(E,2R)，ab棒切割磁感線產生的感應電動勢：E＝BLvm，代入數(shù)據(jù)解得：vm＝1m/s。(2)ab棒由靜止到最大速度過程中通過ab棒的電荷量：q＝eq\x\to(I)t＝eq\f(\x\to(E),2R)t＝eq\f(ΔΦ,2R)＝eq\f(BLx,2R)＝0.05C。(3)ab棒由靜止到最大速度過程中，由能量守恒定律得：(F－mg)x＝eq\f(1,2)mvm2＋Q，根據(jù)ab棒到達最大速度vm時受力平衡，可知：F＝BiL＋mg，代入數(shù)據(jù)解得：Q＝5×10－3J。答案：(1)1m/s(2)0.05C(3)5×10－3J11.(2022·南通一模)如下圖，把一根長L＝20.0m的均勻電線與R＝4.8Ω的電阻連成閉合回路，兩位同學在赤道處沿東西方向站立，勻速搖動這根電線，搖動局部的電線可簡化為長L1＝6.0m、寬L2＝1.0m矩形的三條邊，長邊的線速度大小v＝2.0m/s。此處地磁場的磁感應強度B＝5.0×10－5T，方向水平向北，電線的電阻率ρ＝2.0×10－8Ω·m，橫截面積S＝2.0mm2，求：(1)這根電線的總電阻R0；(2)勻速搖動電線產生電動勢的最大值Em；(3)電路中產生的總功率P。解析：(1)由電阻定律有R0＝ρeq\f(L,S)得電線的總電阻為：R0＝eq\f(2.0×10－8×20.0,2.0×10－6)Ω＝0.2Ω。(2)根據(jù)題意知，當電線的速度方向與磁感線方向垂直時，